Устройство для измерения электроэнергии и ресурса аккумуляторов

)5 С 01 К 11/00 ОАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕПЬСТВ СССР1982СР1984 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯРОЭНЕРГИИ И РЕСУ57) Изобретение ИЗМЕРЕН А АККУИУЛЭЛЕКТОРОВ уст- оэнердля гни сится к оиствам для изм ии и может быть ени спользова чета потреблен т аккумуляторо лектроэнеризмерения Б ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ Св(56) Авторское свидетельствоР 1129326, кл, С 01 К 11/00,Авторское свидетельство ССР 1190267, кл. С 01 В 11/00,сурса. Цель изобретения - повышениеточности и стабильности, Введениеключей 5 и 6, конденсатора 10 ипреобразователя 11 напряжение - токпозволяет подавить аддитивную погрешность в канале тока, вызваннуюналичием напряжений и .токов смещения на входах блоков устройства,Устроиство для измерения электроэнергии и ресурса аккумуляторов содержиттакже шунт 1, ключи 2-4, резистор 7,инвертирующий усилитель 8, конденсатор 9, импульсный модулятор 12,элементы 13 и 14 сравнения,. формирователи 15 и 16 импульсов, элементИЛИ 17, реверсивный счетчик 18 импульсон и счетчик 19 импульсов. 2 ил.Изобретение относится к устройствам для измерения электроэнергии и может быть использовано для учета , потребления электроэнергии от аккумуляторов и измерения их ресурса.5Цель изобретения - повышение точности и стабильности за счет устранения самохода путем структурного по давления аддитивной погрешности.в канале тока.На Фиг.1 представлена структурно- функциональная схема устройства для измерения электроэнергии и ресурса аккумуляторов; на Фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу,Устройство содержит шунт 1, ключи 2-6, резистор 7, инвертирующий усилитель 8, конденсаторы 9, 10, преобразователь 11 напряжение - ток, импульсный модулятор 12, элементы 13, 14 сравнения, формирователи 15, 16 импульсов, элемент ИЛИ 17, реверсивный счетчик 18 импульсов, суммирующий счетчик 19 импульсов, причем 25 вход импульсного модулятора 12 подключен параллельно контролируемой цепи, первый вывод шунта 1 подключен к общему проводу схемы, второй вывод - через ключ 2 к первому выводу резистора 7 и через ключ 3 - к общему проводу, второй вывод резистора 7 подключен к входу инвертирующего усилителя 8, к выходу инвертирующего усилителя 8 подключены первые входы элементов 13, 14 сравнения, а к вто 35 рым их входам подключены опорные разномерные напряжения, выход элемента13 сравнения подключен к входу формирователя 15 импульсов, выход элемента 14 сравнения подключен к входу Формирователя 16 импульсов, выходы Формирователей 15, 16 подключены к входам элемента ИЛИ 17 и соответственно к прямому и инверсному входам реверсивного счетчика 18 импульсов, прямой вход которого соединен с входом суммирующего счетчика 19, импульсов, выход элемента ИЛИ 17 подключен к управляющему входу ключа 6, ключ50 6 подключен параллельно к конденсатору 9, первая обкладка которого подключена к входу инвертирующего усилителя 8, ключ 4 подключен к второй обкладке конденсатора 9 и к выходу инвертирующего усилителя 8,ключ 5 подключен к второй обкладке конденсатора 10 и к выходу инвертирующего усилителя 8, первая и вторая обкладки конденсатора 10 подключены соответственно к выходу и входу преобразо ателя11 напряжение - ток, а выход преобразователя 11 подключен к входу инвертирующего усилителя 8, управляющиевходы ключей 2, 4 подключены к прямому выходу импульсного модулятора12, а управляющие входы ключей 3, 5подключены к его инверсному выходу,Устройство для измерения электроэнергии и ресурса аккумуляторов работает следующим образом,Предположим, что при включениисхемы (фиг.1) в момент времени(фиг.2) импульсный модулятор 12 открывает ключи 3, 5 и закрывает ключиПри этом если на входе инвер 2тирующего усилителя 8 присутствуетнапряжение или ток смещения, то этотсигнал начинает интегрироваться вовспомогательном интеграторе, образованном на инвертирующем усилителе8, конденсаторе 10 и резисторе 7.Предположим, что сигнал смещенияимеет отрицательный знак. Тогда наконденсаторе 10 и на входе преобразователя 11 напряжение - ток начинает появляться нарастающее напряжениеположительной полярности. Если преобразователь 11 имеет прямую передаточную функцию, то с ростом напряжения на его входе соответственноувеличивается и его выходной ток.Поскольку этот ток поступает на входинвертирующего усилителя 8 в полярности, обратной сигналу смещения, тов процессе интегрирования происходитпостепенное подавление сигнала смещения, При некотором значении напряжения Б (фиг.2 в), сигнал смещенияна входе инвертирующего усилителяи сигнал на выходе преобразователя11 напряжение - ток взаимно подавляются как равные по величине и противоположные по знаку. Этот процесс,в зависимости от конкуретной реализации, может осуществляться как заодин такт, так и за несколько тактов (фиг.2 в) импульсного модулято"ра. В этом случае напряжение Бы(Фиг,2 в) на выходе инвертирующегоусилителя 8 циклически переходит наранее установившиеся в.интегрирующих конденсаторах 9, 10 уровни напряжения,В интервале времени(фиг 2 в), когда на входе устройства сигнала тока нет, видно, как при35 Т1где 5 1539 каждом переключении модулятора 12, когда включены ключи 2, 4 и выключены ключи 3, 5, первоначально происходит интегрирование сигнала смеще-. ния нуля в рабочем интеграторе,об 5 разованном теми же инвертирующим усилителем 8, резистором 7 и интегрирующим конденсатором 9. По мере приближения напряжения на входе преобраО зователя 11 напряжение - ток к величине напряжения Б этот процесс постепенно прекращается.Если в момент времени С, на входе устройсгва появляется ток 1(фиг,2 а),15 разряжающий аккумулятор, которому, предположим, соответствует падение напряжения на шунте 1 отрицательного знака, то при каждом дальнейшем вклю чении ключей 2,4 и выключении клю чей 3 5 этот сигнал интегрируется на конденсаторе 9, При каждом включении ключей 3, 5 и выключении ключей 2, 4 происходит описанный выше про, цесс автоподстройки нуля в канале25 тока, не зависящий от величины и знака сигнала на токовом входе,Дискретность интегрирования может быть увеличена до необходимого значения путем соответствующего повышения рабочей частоты импульсного модулятора. Напряжение на обкладках конденсатора 9 при этом составляет где Пь и ь.ь - соответственно напряжение и ток навходе устройства. 40К - коэффициент передачиимпульсного модулятора 12;К - сопротивление шунта 1;45С - емкость конденсато"ра 9;К - сопротивление резистора 7;0 - напряжение, возникающее при включениисхемы устройства.Нарастание напряжения на конденсаторе 9 и соответствующее ему увеличение импульсного напряжения на выходе инвертирующего усилителя 8 .может продолжаться до тех пор, пока амплитуда импульса не достигнет опорного уровня +Б . в момент времени С 665 6фиг.2 в) срабатывает элемент 13 срав- .нения и включается формирователь 15импульсов. Коротким выходным имнульсом формирователь 15 включает навремя импульса через элемент ИЛИ 17ключ 6, что приводит к разряду конденсатора 9, и включает счетчики 19,18 импульсов, что увеличивает их показания на единицу, Далее процесс интегрирования может циклически повторяться. Отсчетное значение расхо 1 дуемой энергии, таким образом, определяется соответствующим выбором величины опорного напряжения +Ц, .На фиг.2 а, б, в показано, как изменяется процесс интегрирования в конденсаторе 9 при снижении величины входного тока в момент временипри измении направления входного тока в момент времени(режим зарядааккумулятора), при повышении уровня входного напряжения в момент времени сВ момент времени6 (фиг, 2 в) импульсное напряжение на выходе инвертирующего усилителя 8 сравнивается с опорным напряжением -0 , в результате чего срабатывает элемент 14 сравнения, включается формирователь 16 импульсов, при помощи элемента ИЛИ 17 срабатывает ключ 6, конденсатор 9 разряжается и на инверсный вход счетчика 18 импульсов поступает вычитающий импульс.На фиг.2 в, г, д показано распределение импульсов на входах реверсивного счетчика 18 импульсов.Как видно из диаграмм, калибровать устройство можно изменением коэффициента передачи импульсного модулятора 12; изменением величины резистора 7 и изменением величин опорных напряжений +П и -0 . Последним способом можно откалибровать устройство так, чтобы отсчетный период при номинальной нагрузке в обратном направлении тока на входе устройства (режим заряда аккумулятора) бып замедленным и определялся как- ИЩ заряда аккумулятора; - период срабатывания счетчиков 18, 19 импульсов в режиме измерения расхода электроэнергии аккумулятора.Учет КПД зарядки аккумулятора позволяет более точно определять степень его заряженности, а наличие суммирующего счетчика 19 импульсов дает возможность, оценивая его суммарную наработку, определять ресурс.Формула и з обретенияУстройство для измерения электроэнергии и ресурса аккумуляторов, содержащее шунт первый, второй и третий ключи, резистор, инвертирующий усилитель, импульсный модулятор, первый конденсатор, первый и второй элементы сравнения, первый и второй формирователи импульсов, элемент ИЛИ, реверсивный счетчик импульсов и суммирующий счетчик импульсов, причем вход импульсного модулятора подключен параллельно контролируемой цепи, первый вывод шунта подключен к общему проводу схемы, второй вывод - через первый ключ к первому выводу резистора, который через второй ключ подключен к общему проводу, второй вывод резистора подключен к входу инвертирующего усилителя, к выходу инвертирующего усилителя подключены первые входы элементов сравнения, к вторым входам элементов сравнения подключены разнополярные опорные напряжения, выходы первого и второго элементов сравнения подключены соответственно к входам первого и второго формирователей импульсов, выходы формирователей импульсов подключены к входам элемента ИЛИ и к входам реверсивного счетчика импульсов, прямойвход которого соединен с входом суммирующего счетчика импульсов, выход элемента ИЛИ подключен к управляющему входу третьего ключа, который подключен параллельно первомуконденсатору, первая обкладка которого подключена к входу инвертирующего усилителя, прямой выход импульсного модулятора подключен к уп равляющему входу первого ключа, аинверсный выход - к управляющему входу второго ключа, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияточности и стабильности, в устройст О во введены четвертый и пятый ключи,второй конденсатор и преобразовательнапряжение - ток, при этом четвертыйключ подключен к второй обкладкепервого конденсатора и выходу инвер тирующего усилителя., пятый ключ подключен к второй обкладке второго конденсатора и выходу инвертирующегоусилителя, первая и вторая обкладкивторого конденсатора подключены соЗо ответственно к выходу и входу преобразователя напряжение - ток, а выход преобразователя напряжение - токподключен к входу инвертирующего усилителя, причем управляющие входычетвертого и пятого ключей подключены соответственно к прямому и инверсному выходам импульсного модулятора